DE102018206975A1 - Method for operating a hearing aid and hearing aid - Google Patents
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Abstract
Ein erfindungsgemäßes Hörgerät (1) weist einen Beschleunigungssensor (6) auf, der im bestimmungsgemäßen Tragezustand am Kopf (9) eines Hörgeräteträgers positioniert und der zur Messung in drei senkrecht aufeinander stehenden Messachsen (x,y,z) eingerichtet ist. Verfahrensgemäß wird anhand von durch ein Beschleunigungssignal transportierten Beschleunigungsdaten (A) des Beschleunigungssensors (6) auf eine Bewegung des Hörgeräteträgers geschlossen, aus den Beschleunigungsdaten (A) eine Bewegungsebene (54) der Bewegung des Hörgeräteträgers abgeleitet, aus den Beschleunigungsdaten (A) eine Bewegungsachse (52) und eine Bewegungsrichtung der Bewegung ermittelt, und anhand der Bewegungsebene (54), der Bewegungsachse (52) und der Bewegungsrichtung auf ein Vorliegen einer Rotationsbewegung des Kopfs (9) geschlossen. Aus den detektierten Rotationsbewegungen, insbesondere anhand eines dabei ermittelten Gierwinkels (G) wird außerdem eine Blickrichtungswahrscheinlichkeitsverteilung erstellt, die eine Wahrscheinlichkeit dafür angibt, ob die tatsächliche Blickrichtung des Hörgeräteträgers entlang eines zugeordneten Winkels verlief. A hearing aid (1) according to the invention has an acceleration sensor (6) which, in the intended wearing state, is positioned on the head (9) of a hearing aid wearer and which is set up for measurement in three measuring axes (x, y, z) perpendicular to one another. According to the method, a movement plane (54) of the movement of the hearing aid wearer is derived from the acceleration data (A) from the acceleration data (A) of the acceleration sensor (6), a motion axis (A) is derived from the acceleration data (A) on the basis of acceleration data (A) of the acceleration sensor (6) transported by an acceleration signal. 52) and a movement direction of the movement, and based on the movement plane (54), the movement axis (52) and the movement direction to a presence of a rotational movement of the head (9) closed. From the detected rotational movements, in particular on the basis of a yaw angle (G) determined thereby, a line of sight probability distribution is also created which indicates a probability as to whether the actual viewing direction of the hearing device wearer was along an associated angle.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts sowie ein Hörgerät, das insbesondere zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet ist.The invention relates to a method for operating a hearing device and a hearing device, which is set up in particular for carrying out the method.
Hörgeräte dienen insbesondere in Form von Hörhilfegeräten Personen mit einer Hörminderung dazu, die Hörminderung zumindest teilweise auszugleichen. Dazu umfassen übliche Hörgeräte regelmäßig wenigstens ein Mikrofon zur Erfassung von Geräuschen aus der Umgebung sowie einen Signalverarbeitungs-Prozessor, der dazu dient, die erfassten Geräusche zu verarbeiten und dabei insbesondere in Abhängigkeit von der individuellen Hörminderung (insbesondere frequenzspezifisch) zu verstärken und/oder zu dämpfen. Die verarbeiteten Mikrofonsignale werden von dem Signalverarbeitungs-Prozessor an einem Ausgabewandler - meist in Form eines Lautsprechers - zur Ausgabe an das Gehör des jeweiligen Hörgeräteträgers weitergeleitet. Je nach Art der Hörminderung kommen als Ausgabewandler auch sogenannte Knochenleitungshörer oder Cochlea-Implantate zur mechanischen bzw. elektrischen Stimulation des Gehörs zum Einsatz. Unter den Begriff Hörgerät werden aber auch andere Geräte wie beispielsweise Kopfhörer, sogenannte Tinnitus-Masker oder Headsets zusammengefasst.Hearing aids serve in particular in the form of hearing aids to persons with a hearing loss to compensate for the hearing loss at least partially. For this purpose, conventional hearing aids regularly comprise at least one microphone for detecting ambient noise and a signal processing processor which serves to process the detected sounds and in particular to amplify and / or attenuate them as a function of the individual hearing loss (in particular frequency-specific) , The processed microphone signals are forwarded by the signal processing processor to an output transducer - usually in the form of a loudspeaker - for output to the hearing of the respective hearing device wearer. Depending on the type of hearing loss, so-called bone conduction earphones or cochlear implants for mechanical or electrical stimulation of the hearing are used as output transducers. The term hearing aid but other devices such as headphones, so-called tinnitus maskers or headsets are summarized.
Insbesondere Hörhilfegeräte weisen häufig einen sogenannten Klassifikator auf, der dazu dient, insbesondere anhand der erfassten Geräusche auf bestimmte, vordefinierte „Hörsituationen“ zu schließen. In Abhängigkeit von der erkannten Hörsituation wird dann regelmäßig die Signalverarbeitung verändert. Da häufig aufgrund der vorliegenden Hörminderung das Sprachverstehen des Hörgeräteträgers beeinträchtigt ist, sind die in dem Signalverarbeitungs-Prozessor hinterlegten (Signalverarbeitung-) Algorithmen meist darauf abgestimmt, die Sprachäußerungen Dritter in den erfassten Mikrofonsignalen herauszuarbeiten und für den jeweiligen Hörgeräteträgers in einer möglichst verständlichen Form wiederzugeben. Zur Erkennung einer Gesprächssituation wird in dem Klassifikator häufig ein Spracherkennungsalgorithmus abgearbeitet. Ein solcher Algorithmus wird jedoch in Situationen ungenau, in denen in der näheren Umgebung des Hörgeräteträgers mehrere Personen sprechen, aber nicht alle an dem gleichen Gespräch teilnehmen. In diesem Fall ist eine akustische Identifikation der am selben Gespräch teilnehmenden Personen regelmäßig erschwert.In particular, hearing aids often have a so-called classifier, which serves to close in particular on the basis of the detected sounds on certain predefined "listening situations". Depending on the detected hearing situation, the signal processing is then changed regularly. Since speech understanding of the hearing device wearer is often impaired due to the present hearing loss, the (signal processing) algorithms stored in the signal processing processor are usually tuned to work out the speech utterances of third parties in the recorded microphone signals and reproduce them in the most understandable form possible for the respective hearing aid wearer. To recognize a conversation situation, a speech recognition algorithm is often executed in the classifier. However, such an algorithm becomes inaccurate in situations where several people are speaking in the vicinity of the hearing aid wearer, but not all are participating in the same conversation. In this case, an acoustic identification of the persons participating in the same conversation is regularly difficult.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Betrieb eines Hörgeräts zu ermöglichen.The invention has for its object to enable improved operation of a hearing aid.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Des Weiteren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Hörgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 26. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.This object is achieved by a method having the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betrieb eines Hörgeräts, insbesondere eines Hörhilfegeräts. Das Hörgerät weist dabei einen Beschleunigungssensor auf, der im bestimmungsgemäßen Tragezustand am Kopf, insbesondere in oder an einem Ohr eines Hörgeräteträgers positioniert ist. Dieser Beschleunigungssensor ist dabei außerdem zur Messung in drei senkrecht aufeinander stehenden Messachsen eingerichtet, von denen vorzugsweise zwei im bestimmungsgemäßen Tragezustand zumindest grob (d.h. nicht zwingend exakt, insbesondere - meist aufgrund der individuellen Anatomie - näherungsweise, d.h. mit einer Abweichung von bis zu etwa 20 oder 30 Grad) in einer Transversalebene des Körpers des Hörgeräteträgers angeordnet sind. Das heißt insbesondere, dass diese beiden Messachsen der Transversalebene zugeordnet sind.The inventive method is used to operate a hearing aid, in particular a hearing aid. The hearing aid in this case has an acceleration sensor, which is positioned in the intended wearing state on the head, in particular in or on an ear of a hearing aid wearer. This acceleration sensor is also set up for measurement in three mutually perpendicular measuring axes, of which preferably at least roughly in the intended state of wear (ie not necessarily exact, especially - mostly due to the individual anatomy - approximately, ie with a deviation of up to about 20 or 30 degrees) are arranged in a transverse plane of the body of the hearing aid wearer. This means, in particular, that these two measuring axes are assigned to the transversal plane.
Verfahrensgemäß wird (insbesondere im bestimmungsgemäßen Betrieb des Hörgeräts) anhand von durch ein Beschleunigungssignal transportierten Beschleunigungsdaten des Beschleunigungssensors auf eine Bewegung des Hörgeräteträgers, also insbesondere ob sich der Hörgeräteträger überhaupt bewegt, geschlossen. Aus den Beschleunigungsdaten wird außerdem - insbesondere nur, wenn eine Bewegung erkannt wurde - eine Bewegungsebene der Bewegung des Hörgeräteträgers abgeleitet. Des Weiteren werden aus den Beschleunigungsdaten eine Bewegungsachse und eine Bewegungsrichtung der Bewegung ermittelt, sowie anhand der Bewegungsebene, der Bewegungsachse und der Bewegungsrichtung auf ein Vorliegen einer Rotationsbewegung des Kopfs geschlossen.According to the method (in particular during normal operation of the hearing aid) based on transported by an acceleration signal acceleration data of the acceleration sensor on a movement of the hearing aid wearer, ie in particular whether the hearing aid wearer moves at all closed. From the acceleration data is also - especially if a movement was detected - derived a movement plane of the movement of the hearing aid wearer. Furthermore, from the acceleration data, a movement axis and a movement direction of the movement are determined, as well as closed on the basis of the movement plane, the movement axis and the direction of movement on a presence of a rotational movement of the head.
Unter dem Begriff „Transversalebene“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine senkrecht zu (Körper-)Längsachse des Hörgeräteträgers ausgerichtete Ebene verstanden. Diesem aus der Medizin entlehnten Begriff entsprechend wird hier und im Folgenden auch der Begriff „Sagittalebene“ oder „Medianebene“ verwendet, die somit insbesondere eine - bei aufrechter Körperhaltung und geradeaus gerichtetem Blick - den Körper des Hörgeräteträgers in einen linken und rechten Teil, im Fall der Medianebene in eine entsprechende Hälfte, teilen und senkrecht auf der Transversalebene stehen.The term "transverse plane" is understood here and below as meaning, in particular, a plane oriented perpendicular to (body) longitudinal axis of the hearing device wearer. According to this term borrowed from medicine, the term "sagittal plane" or "median plane" is used here and below, and thus in particular a - in an upright posture and straight-ahead view - the body of the hearing aid wearer in a left and right part, in the case the median plane into a corresponding half, and divide perpendicular to the transverse plane.
Unter dem Begriff Rotationsbewegung wird hier und im Folgenden insbesondere eine Drehung des Kopfs um eine (Körper-)Achse verstanden. Grundsätzlich werden solche Rotationsbewegungen des Kopfs im Rahmen der vorliegenden Beschreibung insbesondere in eine Gierbewegung, eine Nickbewegung und eine Rollbewegung unterteilt. Unter dem Begriff „Gierbewegung“ oder „Gieren“ wird dabei hier und im Folgenden insbesondere eine Rotation (Drehung) des Kopfs um eine (Körper-)Hochachse, also insbesondere um die von der Wirbelsäule gebildete Achse (die vorzugsweise zumindest näherungsweise mit der Vertikalen zusammenfällt) verstanden. Des Weiteren werden hier und im Folgenden insbesondere die Begriffe „Nicken“ oder „Nickbewegung“ für eine auf und ab um eine vorzugsweise zumindest grob in der Transversalebene liegende und insbesondere die Ohren des Hörgeräteträgers verbindende „Nickachse“ gerichtete Bewegung, sowie „Rollen“ oder „Rollbewegung“ für eine seitwärts gerichtete Neigung oder Verkippung des Kopfs um eine vorzugsweise in Neutral-Blickrichtung (auch als „Null-Grad-Blickrichtung“ bezeichnet) ausgerichtete „Rollachse“, die vorzugsweise eine Schnittlinie der Transversal- und der Sagittalebene in Höhe etwa der Ohren bildet, verwendet. Die Rollachse liegt somit auch zumindest grob in der Transversalebene.The term rotational movement is understood here and below to mean, in particular, a rotation of the head about a (body) axis. In principle, such rotational movements of the head are within the scope of the present invention Description in particular divided into a yaw, a pitching motion and a rolling motion. The term "yawing" or "yawing" is here and below in particular a rotation (rotation) of the head about a (body) vertical axis, ie in particular about the axis formed by the spine (which preferably at least approximately coincides with the vertical ) Understood. Furthermore, here and below, the terms "pitching" or "pitching motion" are used in particular for a movement directed up and down about a "pitch axis" which preferably lies at least roughly in the transverse plane and in particular connecting the ears of the hearing device wearer, and also "rollers" or " Rolling movement "for a sideways tilting or tilting of the head about a preferably in the neutral direction of view (also referred to as" zero-degree viewing direction ") aligned" roll axis ", preferably a section line of the transverse and the sagittal plane at about the ears forms, used. The roll axis is therefore also at least roughly in the transverse plane.
Optional wird die Bewegungsrichtung nur mittelbar bestimmt, bspw. mittels eines Rotationswinkels, bspw. eines Gierwinkels, der das Ausmaß der Rotationsbewegung (bspw. der Gierbewegung) um die jeweilige Bewegungsachse wiedergibt und über sein zugeordnetes Vorzeichen auch einen Drehsinn (und somit die Bewegungsrichtung) erkennen lässt.Optionally, the direction of movement is determined only indirectly, for example by means of a rotation angle, for example a yaw angle, which reproduces the extent of the rotational movement (for example the yaw movement) about the respective movement axis and also recognizes a direction of rotation (and thus the direction of movement) via its assigned sign leaves.
Dadurch, dass zunächst „nur“ ermittelt wird, ob überhaupt eine Bewegung des Hörgeräteträgers vorliegt, können optional nachfolgende Verfahrensschritte (bspw. zur Detektion der Rotationsbewegung) entfallen. Des Weiteren wird durch die Bestimmung der Bewegungsebene sowie der Bewegungsachse und der Bewegungsrichtung vorteilhaft ermöglicht, nur einen (einzigen) Beschleunigungssensor, der in (oder: entlang von) drei Messachsen misst, zur Detektion der Rotationsbewegung heranzuziehen, sodass der Einsatz von herkömmlicherweise verwendeten Messsystemen, die mehrere (insbesondere unterschiedliche) Sensoren, konkret eine Kombination von Beschleunigungssensoren mit Gyroskopen und/oder Magnetfeldsensoren (auch als „inertiale Messeinheiten“ bezeichnet) verwenden, und der damit verbundene vergleichsweise hohe Energieverbrauch entfallen kann. Des Weiteren kann die erkannte Rotationsbewegung genutzt werden, um die Analyse von Hörsituationen oder die Einstellung von Signalverarbeitungsparametern zu unterstützen.By first "only" determining whether there is any movement of the hearing device wearer, optional subsequent process steps (for example for detecting the rotational movement) can be dispensed with. Furthermore, the determination of the plane of motion as well as the axis of movement and the direction of movement advantageously makes it possible to use only one (single) acceleration sensor, which measures in (or: along) three measuring axes, to detect the rotational movement, so that the use of conventionally used measuring systems, the multiple (especially different) sensors, specifically a combination of acceleration sensors with gyroscopes and / or magnetic field sensors (also referred to as "inertial measurement units") use, and the associated relatively high energy consumption can be omitted. Furthermore, the detected rotational motion may be used to assist in the analysis of hearing situations or the adjustment of signal processing parameters.
Vorzugsweise ist die dritte Messachse des Beschleunigungssensors in der bestimmungsgemäßen Trageposition etwa senkrecht zur Transversalebene ausgerichtet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem eingesetzten Beschleunigungssensor um einen Beschleunigungssensor, in dem die der jeweiligen Messachse zugeordneten sensitiven Elemente integriert sind. Dies ist dahingehend vorteilhaft, da derartige „3D-Beschleunigungssensoren“ als integrale Bauelemente erhältlich sind.Preferably, the third measuring axis of the acceleration sensor in the intended carrying position is aligned approximately perpendicular to the transverse plane. Preferably, the acceleration sensor used is an acceleration sensor in which the sensitive elements associated with the respective measuring axis are integrated. This is advantageous in that such "3D acceleration sensors" are available as integral components.
In einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante werden die Beschleunigungsdaten insbesondere auf das Vorliegen der Gierbewegung als Rotationsbewegung hin untersucht. Diese spiegelt häufig ein „Kopfzuwenden“ bspw. im Rahmen einer Gesprächssituation wieder, so dass eine diesbezügliche Information vorteilhaft zur Einstellung von Signalverarbeitungsparametern insbesondere für eine Gesprächssituation mit mehreren Gesprächsteilnehmern genutzt werden kann. Alternativ oder zusätzlich werden die Beschleunigungsdaten insbesondere auf das Vorliegen der Nick- und/oder der Rollbewegung hin untersucht.In a further preferred variant of the method, the acceleration data are examined in particular for the presence of the yaw movement as a rotational movement. This often reflects a "head turning", for example, in the context of a conversation situation again, so that a relevant information can be advantageously used for setting signal processing parameters, in particular for a conversation situation with multiple participants. Alternatively or additionally, the acceleration data are examined in particular for the presence of pitching and / or rolling motion.
In einer weiteren zweckmäßigen Verfahrensvariante werden die Beschleunigungsdaten blockweise in aufeinanderfolgenden - gegebenenfalls einander überlappenden - Datenframes (also insbesondere mehrere Datensamples, die über ein vorgegebenes Zeitfenster hinweg erfasst werden) analysiert. Die Länge des jeweiligen Datenframes (d.h. des zugeordneten Zeitfensters) beträgt dabei etwa 0,5 bis 1,5 Sekunden. Vorzugsweise wird dabei eine Überlappung des nachfolgenden Zeitfensters mit dem vorangegangenen Zeitfenster von etwa 0,25-0,75 Sekunden angewendet. Die Länge des (jeweiligen) Zeitfensters ergibt sich dabei aus der Erkenntnis, dass eine übliche, bewusste Rotationsbewegung (bspw. die Gierbewegung) des Kopfs etwa 0,5 Sekunden bis zu etwa 1,5 Sekunden andauert. Insbesondere werden in dieser Verfahrensvariante von dem Beschleunigungssensor mit einer Frequenz von etwa 10-60 Hertz vorzugsweise von etwa 15-20 Hertz jeweils zwei bzw. drei Messwerte, die den zwei bzw. drei Messachsen zugeordnet sind, ausgegeben. Diese als Datensamples bezeichneten Messwertgruppen werden insbesondere in einem Pufferspeicher, der bspw. acht dieser Datensamples (die dann einen Datenframe bilden) fassen kann, zwischengespeichert. Eine sogenannte „Update-Rate“ des Pufferspeichers beträgt dabei vorzugsweise etwa zwei Hertz.In a further expedient variant of the method, the acceleration data are analyzed block by block in successive-possibly overlapping-data frames (that is to say, in particular, a plurality of data samples which are acquired over a predetermined time window). The length of the respective data frame (i.e., the allocated time window) is about 0.5 to 1.5 seconds. Preferably, an overlap of the subsequent time window with the previous time window of about 0.25-0.75 seconds is applied. The length of the (respective) time window results from the recognition that a conventional, conscious rotational movement (eg the yaw movement) of the head lasts about 0.5 seconds to about 1.5 seconds. In particular, in this method variant of the acceleration sensor with a frequency of about 10-60 hertz, preferably from about 15-20 hertz in each case two or three measured values, which are assigned to the two or three measuring axes output. These measured value groups, referred to as data samples, are buffered in particular in a buffer memory which, for example, can hold eight of these data samples (which then form a data frame). A so-called "update rate" of the buffer memory is preferably about two hertz.
In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird insbesondere dann auf das Vorliegen der Bewegung des Hörgeräteträgers geschlossen, wenn ein vorgegebenes Kriterium erfüllt wird. Dieses Kriterium muss dabei insbesondere von einem zugeordneten, konkret aus den Beschleunigungsdaten extrahierten Merkmal (auch als „feature“ bezeichnet) erfüllt werden. Vorliegend wird hierzu als ein solches Merkmal vorzugsweise ein (insbesondere gemessener, d. h. erfasster) Wertebereich und/oder eine Varianz des Beschleunigungssignals, vorzugsweise der in dem jeweiligen analysierten Datenframe enthaltenen Beschleunigungsdaten herangezogen. Zweckmäßigerweise wird in diesem Fall auf das Vorliegen der Bewegung (und somit auf Erfüllung des Kriteriums) geschlossen, wenn die Ausprägung des Merkmals (also insbesondere die Größe des Wertebereich bzw. der Wert der Varianz) sich von der jeweils zugeordneten für ein Messrauschen indikativen Ausprägung abhebt. Beispielsweise erfolgt hierzu ein Schwellwertvergleich. Diese Verfahrensvariante beruht auf der Annahme, dass die Beschleunigungsdaten bei fehlender Bewegung des Hörgeräteträgers insbesondere lediglich den Wert der Erdbeschleunigung, systematische Messfehler und Messrauschen enthalten. Dabei variiert mit hoher Wahrscheinlichkeit insbesondere nur das Messrauschen innerhalb eines Datenframes, so dass insbesondere die Varianz nur die Änderung des Messrauschens wiedergibt. In diesem Fall ist ein Schwellwertvergleich eine vergleichsweise einfache Variante zur Prüfung des Kriteriums auf Erfüllung durch das entsprechende Merkmal.In a preferred variant of the method, the presence of the movement of the hearing device wearer is in particular closed when a predetermined criterion is fulfilled. In particular, this criterion must be met by an assigned feature (also referred to as "feature") that has been specifically extracted from the acceleration data. In the present case, as such a feature preferably a (in particular measured, ie detected) range of values and / or a variance of the acceleration signal, preferably the acceleration data contained in the respective analyzed data frame is used. Expediently, in this case, the presence of the movement (and thus fulfillment of the criterion) is concluded if the characteristic of the feature (that is to say in particular the size of the value range or the value of the variance) is different from the respectively associated characteristic indicative of measurement noise , For example, this is done for a threshold comparison. This method variant is based on the assumption that the acceleration data in the absence of movement of the hearing aid wearer in particular contain only the value of the gravitational acceleration, systematic measurement errors and measurement noise. In particular, only the measurement noise within a data frame varies with high probability, so that in particular the variance reflects only the change of the measurement noise. In this case, a threshold comparison is a comparatively simple variant for checking the criterion for fulfillment by the corresponding feature.
Insbesondere für eine Vorverarbeitung der Beschleunigungsdaten wird im bestimmungsgemäßen Tragezustand des Hörgeräts aus den Beschleunigungsdaten ein für eine Verdrehung der (drei) Messachsen des Beschleunigungssensors gegenüber der Transversalebene und/oder der Horizontalebene indikativer Rotationsoperator (im Folgenden als „Normierungs-Rotationsoperator“ bezeichnet) ermittelt. Der Normierungs-Rotationsoperator enthält also Informationen, um welche Achse und um wieviel Grad das Messkoordinatensystem des Beschleunigungssensors gedreht werden muss, um vorzugsweise mit den zwei, der Transversalebene zugewiesenen Messachsen zur Deckung gebracht zu werden. Somit gibt dieser Normierungs-Rotationsoperator eine „feste“ Verknüpfung des Messkoordinatensystems mit dem Körperkoordinatensystem (insbesondere in neutraler Körper- oder zumindest Kopfhaltung) wieder.In particular, for a preprocessing of the acceleration data in the intended wearing state of the hearing aid from the acceleration data for a rotation of the (three) measuring axes of the acceleration sensor relative to the transverse plane and / or the horizontal plane indicative rotation operator (hereinafter referred to as "normalization rotation operator") determined. The normalization rotation operator thus contains information about which axis and by how many degrees the measurement coordinate system of the acceleration sensor has to be rotated in order to be brought into coincidence preferably with the two measurement axes assigned to the transversal plane. Thus, this normalization rotation operator reproduces a "fixed" linkage of the measurement coordinate system with the body coordinate system (in particular in neutral body or at least head posture).
Als Rotationsoperator werden hier und im Folgenden beispielsweise eine Rotationsmatrix, Eulerwinkel oder ein vergleichbarer Operator herangezogen. Besonders bevorzugt wird hier und im Folgenden als Rotationsoperator aber (jeweils) eine Quaternion (in der vorstehend beschriebenen Verfahrensvariante als „Normierungs-Quaternion“ bezeichnet) herangezogen. Zur Konstruktion der entsprechenden Quaternion wird dabei insbesondere eine sogenannte Quaternion-Achsen- Winkel-Formel herangezogen. Die Nutzung von Quaternionen für die (Beschreibung oder Parametrierung einer) Drehung von Körpern oder Daten ist dabei insbesondere hinsichtlich des Rechenaufwands und der Stabilität während der erforderlichen Rechenoperationen vorteilhaft.As a rotation operator, here and below, for example, a rotation matrix, Euler angle or a comparable operator are used. Particularly preferred here and in the following as a rotation operator but (in each case) a quaternion (referred to in the method variant described above as "normalization quaternion") is used. To construct the corresponding quaternion, a so-called quaternion-axis-angle formula is used in particular. The use of quaternions for the (description or parameterization of) rotation of bodies or data is advantageous in particular with regard to the computational effort and the stability during the required arithmetic operations.
Vorzugsweise wird die Verdrehung der Messachsen im vorliegenden Fall anhand des Kreuzprodukts und des Skalarprodukts zwischen dem aus den Beschleunigungsdaten ermittelten Gravitationsvektor und einem „globalen“ Gravitationsvektor ermittelt. Der globale (oder auch: „ideale“) Gravitationsvektor ist dabei einem „Welt-Koordinatensystem“ zugeordnet, das als allgemeingültig angenommen wird. In diesem wird der globale Gravitationsvektor als „nach oben“ weisend, d. h. insbesondere vertikal und vom Erdmittelpunkt nach außen ausgerichtet (g = [0, 0, 1]) angenommen, insbesondere da der Beschleunigungssensor die Erdbeschleunigung regelmäßig derart ausgibt. Zur Bestimmung der Verdrehung wird weiter angenommen, dass, wenn der Kopf (und insbesondere der ganze Körper des Hörgeräteträgers) sich in der neutralen („aufrechten“) Position befindet, das Kopf- und Welt-Koordinatensystem gleich ausgerichtet sind. In diesem Fall fällt die Transversalebene des Körpers zumindest näherungsweise mit der Horizontalebene zusammen. Mittels des Kreuzprodukts wird dabei eine Kippachse, um die herum die „Verdrehung“ bei der Korrektur (oder: Normierung) erfolgen muss, ermittelt, und anhand des Skalarprodukts der Winkel, um den die Verdrehung um die Kippachse für die Korrektur erfolgen muss, ermittelt. D. h. zwischen dem gemessen Wert der Gravitation im Sensor-Koordinatensystem und dem als ideal angesetzten Gravitationsvektor im Welt-Koordinatensystem wird das Kreuz- und Skalarprodukt berechnet und daraus wird der Normierungs-Rotationsoperator, insbesondere die Normierungs-Quaternion ermittelt.In the present case, the rotation of the measuring axes is preferably determined on the basis of the cross product and the scalar product between the gravitational vector determined from the acceleration data and a "global" gravitational vector. The global (or even "ideal") gravitational vector is assigned to a "world coordinate system", which is assumed to be universally valid. In this, the global gravitational vector is pointing "upwards", i. H. in particular vertically and oriented outwards from the center of the earth (g = [0, 0, 1]), in particular since the acceleration sensor regularly outputs the gravitational acceleration in such a way. To determine the twist, it is further assumed that when the head (and especially the entire body of the hearing aid wearer) is in the neutral ("upright") position, the head and world coordinate systems are aligned the same. In this case, the transverse plane of the body at least approximately coincides with the horizontal plane. By means of the cross product is thereby a tilting axis, around which the "rotation" in the correction (or: normalization) must be determined, and determined on the basis of the scalar product, the angle by which the rotation about the tilt axis for the correction must be made. Ie. between the measured value of the gravitation in the sensor coordinate system and the ideal gravitational vector in the world coordinate system, the cross and scalar product is calculated and from this the normalization rotation operator, in particular the normalization quaternion, is determined.
In einer zweckmäßigen Verfahrensvariante werden die Beschleunigungsdaten geglättet, d.h. gegebenenfalls vorhandene Signalspitzen werden entfernt, insbesondere indem ein Medianfilter eingesetzt wird. Dessen Anwendung, insbesondere dessen Parametrierung hängt dabei insbesondere von der Länge des Datenframes ab und wird auf bspw. drei Datensamples gesetzt. Weitere Filter sind aber ebenfalls denkbar.In a convenient method variant, the acceleration data is smoothed, i. any signal peaks present are removed, in particular by using a median filter. Its application, in particular its parameterization depends in particular on the length of the data frame and is set to, for example, three data samples. Other filters are also conceivable.
In einer bevorzugten Verfahrensvariante werden aus den Beschleunigungsdaten für die entsprechende Rotationsbewegung eine radial zum Kopf des Hörgeräteträgers gerichtete Beschleunigung (im Folgenden kurz: „Radial-Beschleunigung“) und eine tangential gerichtete Beschleunigung (im Folgenden auch kurz als „Tangential-Beschleunigung“ bezeichnet) abgeleitet. Für den - zweckmäßigen - Fall, dass eine der der Transversalebene zugeordneten Messachsen im bestimmungsgemäßen Tragezustand auch - zumindest etwa - entlang einer Tangente des Kopfs ausgerichtet ist, zeigen die dieser Messachse zugeordneten Beschleunigungsdaten - bei einer Gierbewegung des Kopfs - zweckmäßigerweise einen hohen Anteil der Tangential-Beschleunigung. In diesem Fall zeigt die zweite der Transversalebene zugeordnete Messachse insbesondere einen hohen Anteil der Radial-Beschleunigung. Deshalb wird in einer zweckmäßigen Untervariante als für die Gierbewegung indikatives Merkmal ein zeitlicher Verlauf der mittels der der Transversalebene zugeordneten Messachsen ermittelten Tangential- und der Radial-Beschleunigung betrachtet und ausgewertet. Als Kriterium für das Vorliegen der Gierbewegung wird in diesem Fall herangezogen und betrachtet, ob der zeitliche Verlauf der Tangential-Beschleunigung innerhalb eines vorgegebenen Bewegungszeitfensters aufeinanderfolgend zwei entgegengesetzt gerichtete lokale Extrema (also bspw. ein lokales Maximum und ein lokales Minimum) aufweist. Insbesondere wird dabei betrachtet, ob im zeitlichen Verlauf die Tangential-Beschleunigung bei diesen beiden Extrema Werte mit entgegengesetzten Vorzeichen annimmt. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass beim Gieren des Kopfs die Tangential-Beschleunigung zunächst eine „tatsächliche“ Beschleunigung und anschließend eine „negative“ Beschleunigung (nämlich beim Abbremsen des Kopfs) mit einem jeweils zugeordneten Ausschlag (dem jeweiligen Extremum) im zeitlichen Verlauf anzeigt. Insbesondere in Abhängigkeit von der Ausrichtung der der Tangential-Richtung zugeordneten Messachse relativ zur tatsächlichen Bewegungsrichtung nimmt die Tangential-Beschleunigung somit beispielsweise zunächst positive Werte an und „wechselt“ beim Abbremsen des Kopfs zu negativen Werten. Beim Gieren des Kopfs in die entgegengesetzte Richtung wechseln die Werte der Tangential-Beschleunigung entsprechend von negativ zu positiv. Das Bewegungszeitfenster ist in dieser Verfahrensvariante vorzugsweise an die Dauer einer - insbesondere bei einem Gruppengespräch - üblichen Kopf-Drehbewegung angepasst und weist vorzugsweise Werte zwischen 0,25 und 1,5 Sekunden, insbesondere von 0,5 bis zu 1 Sekunde auf. Vorzugsweise wird das Bewegungszeitfenster „geöffnet“ (d. h. dessen Überwachung gestartet), wenn eine hinreichend signifikante Änderung der Werte der Tangential-Beschleunigung erkannt wird. Durch das Bewegungszeitfenster wird vorteilhafterweise eine (zeitliche) Begrenzung einer Betrachtung des Hauptmerkmals, insbesondere des zeitlichen Verlaufs der Tangential-Beschleunigung erreicht, sodass „Beschleunigungs-Ereignisse“, die aufgrund ihrer vergleichsweise langen Dauer mit hoher Wahrscheinlichkeit keiner Kopfdrehung (also keinem Gieren) zuzuordnen sind, nicht berücksichtigt werden. Die Radial-Beschleunigung ist außerdem erkanntermaßen mit der bei einer Rotationsbewegung (insbesondere der Gierbewegung) zwangsläufig auftretenden Zentripetalkraft (oder der entgegengerichteten Zentrifugalkraft) verknüpft, so dass - bei einer zeitlichen Auswertung der Radial-Beschleunigung - zweckmäßigerweise als weiteres Merkmal untersucht wird, ob innerhalb des Bewegungszeitfensters ein lokales Extremum der Radial-Beschleunigung vorliegt. In Verbindung mit den beiden lokalen Extrema der Tangential-Beschleunigung lässt sich dabei vorteilhafterweise eine vergleichsweise hohe Wahrscheinlichkeit ableiten, dass nicht nur eine geradlinige Bewegung entlang einer der Messachsen vorliegt, sondern tatsächlich eine Rotationsbewegung, im Fall der der Transversalebene zugeordneten Messachsen die Gierbewegung des Kopfs.In a preferred variant of the method, an acceleration directed radially toward the head of the hearing aid wearer (hereinafter referred to as "radial acceleration") and a tangentially directed acceleration (hereinafter also referred to as "tangential acceleration" for short) are derived from the acceleration data for the corresponding rotational movement , For the (expedient) case that one of the transversal plane associated measuring axes in the proper wearing state is also - at least approximately - aligned along a tangent of the head, the acceleration data associated with this measuring axis - in a yaw movement of the head - expediently a high proportion of tangential Acceleration. In this case, the second measuring axis assigned to the transversal plane shows in particular a high proportion of the radial acceleration. Therefore, in a useful sub-variant as indicative of the yawing movement a time course of considered and evaluated by means of the transversal level associated measuring axes determined tangential and radial acceleration. As a criterion for the presence of the yaw motion is used in this case and considered whether the time course of the tangential acceleration within a given movement time window consecutively two oppositely directed local extremes (ie, for example, a local maximum and a local minimum). In particular, it is considered whether, over time, the tangential acceleration for these two extrema assumes values with opposite signs. This is based on the knowledge that when yawing the head, the tangential acceleration initially indicates an "actual" acceleration and then a "negative" acceleration (namely when braking the head) with a respective associated rash (the respective extremum) over time. In particular, depending on the orientation of the measuring axis associated with the tangential direction relative to the actual direction of movement, the tangential acceleration thus assumes, for example, first positive values and "changes" when the head is decelerated to negative values. When yawing the head in the opposite direction, the values of the tangential acceleration change accordingly from negative to positive. In this variant of the method, the movement time window is preferably adapted to the duration of a head-turning movement usual in a group discussion, and preferably has values between 0.25 and 1.5 seconds, in particular from 0.5 to 1 second. The movement time window is preferably "opened" (ie its monitoring is started) if a sufficiently significant change in the values of the tangential acceleration is detected. The movement time window advantageously achieves a (temporal) limitation of a consideration of the main feature, in particular the temporal course of the tangential acceleration, so that "acceleration events" which, due to their comparatively long duration, are very likely to be associated with no head rotation (thus no yaw) , not considered. The radial acceleration is also known to be associated with the centripetal force (or the counter-rotating centrifugal force) inevitably occurring during a rotational movement (in particular the yawing motion), so that-with a temporal evaluation of the radial acceleration-it is expediently investigated as a further feature whether within the Movement window is a local extremum of the radial acceleration. In connection with the two local extremes of the tangential acceleration, it is advantageously possible to derive a comparatively high probability that not only is there a linear movement along one of the measuring axes, but actually a rotational movement; in the case of the measuring axes associated with the transverse plane, the yawing motion of the head.
Die vorstehend beschriebene Analyse der Beschleunigungsdaten hinsichtlich der Gierbewegung lässt sich entsprechend auch auf die Roll- und/oder Nickbewegung anwenden. Dabei werden jeweils Messachsen ausgewertet, die für die jeweilige Bewegungsebene beim Rollen bzw. Nicken als Radial- bzw. Tangential-Beschleunigungsachsen herangezogen werden können. So sind die auszuwertenden Messachsen beim Rollen insbesondere durch die etwa in einer Frontalebene des Körpers angeordneten Messachsen, und beim Nicken die etwa in der Sagittalebene angeordneten Messachsen. In letzterem Fall ist es vorteilhaft, den Beschleunigungssensor derart am Hörgerät anzuordnen, dass die der Vertikalen zugeordnete Messachse (insbesondere die etwa vertikal ausgerichtete Messachse) im bestimmungsgemäßen Tragezustand sich nicht mit der Nickachse des Kopfs schneidet. In diesem Fall ist diese Messachse zu einer Tangente des Kopfs in Nickrichtung Parallelen ausgerichtet. In beiden Fällen - d. h. bei der Auswertung hinsichtlich der Roll- bzw. Nickbewegung - wird zweckmäßigerweise der Einfluss der Erdbeschleunigung insbesondere dynamisch kompensiert, da sich dieser je nach Rotationswinkel des Kopfs ständig ändert. Hierzu wird optional der mittels des Normierungs-Rotationsoperators ermittelte Zusammenhang zwischen dem Sensor-Koordinatensystem und dem Welt-Koordinatensystem herangezogen. Weiter optional wird - insbesondere bei Verwendung eines binauralen Hörgerätesystems mit zwei im Wesentlichen baugleichen Hörgeräten und damit auch zwei Beschleunigungssensoren - eine binaurale Differenz der Beschleunigungsdaten beider Sensoren herangezogen, um den Einfluss der Erdbeschleunigung zu kompensieren.The above-described analysis of the acceleration data with respect to the yawing motion can also be applied correspondingly to the rolling and / or pitching motion. In each case measuring axes are evaluated, which can be used for the respective movement plane when rolling or pitching as radial or tangential acceleration axes. Thus, the measuring axes to be evaluated when rolling, in particular by the arranged approximately in a frontal plane of the body measuring axes, and when nodding arranged approximately in the sagittal plane measuring axes. In the latter case, it is advantageous to arrange the acceleration sensor on the hearing aid in such a way that the measurement axis assigned to the vertical (in particular the approximately vertically oriented measurement axis) does not intersect with the pitch axis of the head in the intended wearing state. In this case, this measurement axis is aligned to a tangent of the head in pitch direction parallels. In both cases - d. H. in the evaluation with respect to the rolling or pitching movement - the influence of the gravitational acceleration is expediently compensated dynamically in particular, since this changes constantly depending on the rotation angle of the head. For this purpose, the relationship between the sensor coordinate system and the world coordinate system determined by means of the normalization rotation operator is optionally used. Furthermore, a binaural difference of the acceleration data of both sensors is used, in particular when using a binaural hearing aid system with two substantially identical hearing aids and thus also two acceleration sensors, in order to compensate for the influence of the gravitational acceleration.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird die Bewegungsebene aus der Radial-Beschleunigung und der Tangential-Beschleunigung konstruiert, insbesondere indem diese gegeneinander in einem Diagramm aufgetragen werden. Die dabei angetragene Kurve der Radial- und der Tangential-Beschleunigung spannt dabei konkret die Bewegungsebene auf. Die Bewegungsebene (und somit auch die gesamten, in dem Beschleunigungssignal enthaltenen Beschleunigungsdaten) wird daraufhin - insbesondere unter Nutzung eines Rotationsoperators, bevorzugt einer Quaternion - derart gedreht, dass sie parallel zu einer von den zwei für die Erfassung der Radial-Beschleunigung und der Tangential-Beschleunigung herangezogenen Messachsen aufgespannten Messebene ausgerichtet ist. Dadurch werden die Radial- und die Tangential-Beschleunigung mit den beiden, die Messebene aufspannenden Messachsen verknüpft, insbesondere entsprechend parallel zu diesen ausgerichtet. Für den Fall, dass das Vorliegen der Gierbewegung untersucht wird, handelt es sich wie vorstehend beschrieben bei den für die Erfassung der Radial-Beschleunigung und der Tangential-Beschleunigung herangezogenen Messachsen insbesondere um die der Transversalebene zugeordneten Messachsen.In a preferred embodiment, the plane of motion is constructed from the radial acceleration and the tangential acceleration, in particular by these being plotted against one another in a diagram. In doing so, the curve of the radial and the tangential acceleration presented here concretely spans the plane of motion. The plane of motion (and thus also the entire acceleration data contained in the acceleration signal) is then rotated, in particular using a rotation operator, preferably a quaternion, in such a way that it is parallel to one of the two for the detection of the radial acceleration and the tangential. Acceleration used measuring axes clamped measuring plane is aligned. As a result, the radial and the tangential acceleration are linked to the two measurement axes spanning the measurement plane, in particular aligned correspondingly parallel thereto. In the event that that Existence of the yaw motion is investigated, as described above, in the case of the measuring axes used for detecting the radial acceleration and the tangential acceleration, in particular the measuring axes assigned to the transversal plane.
Da der Beschleunigungssensor zur Messung in den drei senkrecht zueinander stehenden Messachsen eingerichtet ist, sind die Beschleunigungsdaten und damit insbesondere auch die Bewegungsebene für die Gierbewegung aufgrund der Gravitation um ein korrespondierendes Maß von der der Transversalebene zugeordneten Messebene verschoben. Vorzugsweise erfolgt deshalb nach der „Richtigdrehung“ der Bewegungsebene (auch: „Gierebene“) parallel zur Transversalebene eine Projektion dieser in die Messebene. Insbesondere werden durch diese Verfahrensvariante die Beschleunigungsdaten von 3D auf 2D überführt. Aufgrund der Drehung der Bewegungsebene liegen zur weiteren Auswertung in der vorstehend beschriebenen Messebene die Beschleunigungsdaten vorzugsweise verlustfrei, zumindest nahezu verlustfrei vor, so dass eine besonders präzise nachfolgende Auswertung auf Basis der Beschleunigungsdaten, insbesondere der daraus abgeleiteten Bewegungsebene ermöglicht wird.Since the acceleration sensor is set up for measurement in the three measuring axes which are perpendicular to one another, the acceleration data and therefore in particular also the plane of motion for the yawing motion are shifted by a corresponding amount from the measuring plane assigned to the transversal plane due to gravity. Preferably, therefore, after the "correct rotation" of the plane of movement (also: "yaw plane") parallel to the transversal plane, a projection of this into the measuring plane takes place. In particular, this method variant converts the acceleration data from 3D to 2D. Due to the rotation of the plane of motion, the acceleration data are preferably lossless, at least virtually loss-free for further evaluation in the measurement plane described above, so that a particularly precise subsequent evaluation based on the acceleration data, in particular the movement plane derived therefrom, is made possible.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird für die Drehung der Bewegungsebene die Verkippung der Bewegungsebene gegenüber der (vorstehend beschriebenen) Messebene ermittelt, indem eine Kurve, vorzugsweise eine Ellipse in einen Verlauf der gegeneinander aufgetragenen Radial- und Tangential-Beschleunigung gefittet (d. h. in den Verlauf oder die Kurve eingepasst) wird. Für die Fläche der gefitteten Ellipse („Ellipsenfläche“) wird anschließend ein Normalenvektor bestimmt und dieser, insbesondere der im Schwerpunkt der Ellipsenfläche angeordnete Normalenvektor, als Bewegungsachse (also insbesondere als Gier-, Roll- oder Nickachse) angenommen. Für diese Bewegungsachse (also für den Normalenvektor) wird daraufhin ein Kippwinkel gegenüber der Messebene (insbesondere gegenüber dem Normalenvektor der Messebene, vorzugsweise bei zur Transversalebene ausgerichtetem Messkoordinatensystem zum Normalenvektor der Transversalebene oder zum (gegebenenfalls globalen) Gravitationsvektor) ermittelt. Besonders bevorzugt wird aus der derart ermittelten Verkippung der Bewegungsachse ein Korrektur-Rotationsoperator, insbesondere eine Korrektur-Quaternion konstruiert, mittels dessen bzw. derer die Bewegungsebene auf einfache Weise auf die Messebene gedreht werden kann.In an expedient development for the rotation of the plane of motion, the tilt of the plane of movement relative to the (above described) measuring plane determined by fitting a curve, preferably an ellipse in a course of radial and tangential acceleration against each other (ie in the course or the Curve fitted). For the surface of the fitted ellipse ("ellipse surface"), a normal vector is subsequently determined and this, in particular the normal vector arranged in the center of gravity of the ellipse surface, is assumed as a movement axis (thus in particular as a yaw, roll or pitch axis). For this movement axis (that is to say for the normal vector), a tilt angle with respect to the measurement plane (in particular with respect to the normal vector of the measurement plane, preferably with the measurement coordinate system oriented to the transverse plane to the normal vector of the transverse plane or to the (possibly global) gravitational vector) is determined. Particularly preferably, a correction rotation operator, in particular a correction quaternion, is constructed from the thus determined tilting of the movement axis, by means of which the movement plane can be turned onto the measurement plane in a simple manner.
Besonders bevorzugt wird mittels der Bewegungsebene, insbesondere mittels der gefitteten Ellipse und der Bewegungsachse außerdem ein Bewegungs-Rotationsoperator, insbesondere eine Bewegungs-Quaternion für die aktuelle Bewegung des Kopfs des Hörgeräteträgers konstruiert. Hierzu wird insbesondere für die erkannte Rotationsbewegung ein Rotationswinkel aus der zugeordneten Tangential-Beschleunigung ermittelt. Insbesondere wird hierbei als Rotationswinkel ein Gierwinkel - der die Rotation des Kopfs um seine Hochachse (d. h. die vorstehend beschriebene Bewegungsachse) angibt - aus der Tangential-Beschleunigung (die wiederum vorzugsweise anhand einer der der Transversalebene zugeordneten Messachsen bestimmt wird) ermittelt. Optional wird als Rotationswinkel (zusätzlich oder alternativ zum Gierwinkel) ein Roll- und/oder ein Nickwinkel aus der jeweils zugeordneten Tangential-Beschleunigung ermittelt. Insbesondere wird dazu die entsprechende Tangential-Beschleunigung zwei Mal integriert, beispielsweise mittels eines Runge-Kutta-Verfahrens hoher Ordnung. Das Ergebnis der Integration wird anschließend vorzugsweise durch den (optional bei einer Erstanpassung der Hörgeräts vermessenen oder als bspw. Median einer Datenbank vermessener Köpfe hinterlegten) Kopfradius geteilt, um die „neue“ oder aktuelle Winkelposition des Kopfs auf dem „virtuellen“ Einheitskreis zu erhalten. Zweckmäßigerweise wird bei einer (Erst-) Anpassung des Hörgeräts an den Hörgeräteträger für jede der vorstehend beschriebenen Rotationsbewegungen auch jeweils ein Rotationsradius bestimmt, mit dem der Beschleunigungssensor relativ zu jeweiligen Rotationsachse, also der Gierachse, der Rollachse oder der Nickachse angeordnet ist. Dieser Rotationsradius entspricht insbesondere im Fall der Gier- und Rollbewegung regelmäßig dem Kopfradius für diese Rotationsbewegung und wird dabei optional zur Bestimmung der Winkelposition herangezogen. Im Fall der Nickbewegung ist dieser Rotationsradius üblicherweise kleiner als der tatsächliche Kopfradius, da der Beschleunigungssensor, insbesondere das diesen enthaltende Hörgerät regelmäßig am oder im Ohr getragen wird und somit vergleichsweise nahe an der Nickachse positioniert ist.In addition, by means of the movement plane, in particular by means of the fitted ellipse and the movement axis, it is particularly preferable to construct a motion rotation operator, in particular a motion quaternion, for the current movement of the head of the hearing device wearer. For this purpose, in particular for the detected rotational movement, a rotation angle is determined from the associated tangential acceleration. In particular, a yaw angle-which indicates the rotation of the head about its vertical axis (i.e., the motion axis described above) -is determined from the tangential acceleration (which in turn is preferably determined from one of the measurement axes associated with the transverse plane). Optionally, as a rotation angle (in addition to or as an alternative to the yaw angle), a roll and / or a pitch angle is determined from the respective associated tangential acceleration. In particular, the corresponding tangential acceleration is integrated twice, for example by means of a high-order Runge-Kutta method. The result of the integration is then preferably divided by the head radius (optionally measured during an initial adaptation of the hearing device or deposited as, for example, a median of a database) to obtain the "new" or current angular position of the head on the "virtual" unit circle. Expediently, during a (first) adaptation of the hearing device to the hearing aid wearer, a rotational radius is also determined for each of the rotational movements described above, with which the acceleration sensor is arranged relative to the respective axis of rotation, ie the yaw axis, the roll axis or the pitch axis. This radius of rotation corresponds in particular in the case of the yawing and rolling movement regularly the head radius for this rotational movement and is optionally used to determine the angular position. In the case of the pitching movement, this radius of rotation is usually smaller than the actual head radius, since the acceleration sensor, in particular the hearing device containing it, is regularly worn on or in the ear and is thus positioned comparatively close to the pitch axis.
Alternativ kann im Rahmen der Erfindung die vorstehend beschriebenen Auswertung der Bewegung, insbesondere die Überprüfung auf das Vorliegen der Rotationsbewegung, vorzugsweise der Gierbewegung und die Ermittlung der neuen Winkelposition auch mittels anderer Schätzverfahren, bspw. mittels Regressionsmethoden wie einem nichtlinearen Autoregressions-Netzwerk mit exogenen Einträgen („NARX“), einem rekurrenten neuronalen Netz („RNN“) oder einer „standard least squares“ Regressionsmethode durchgeführt werden. Auch merkmalsbasierte Klassifikationsmethoden sind im Rahmen der Erfindung denkbar.Alternatively, in the context of the invention, the above-described evaluation of the movement, in particular the checking for the presence of the rotational movement, preferably the yawing motion and the determination of the new angular position by other estimation methods, for example. By regression methods such as a non-linear autoregression network with exogenous entries ( "NARX"), a recurrent neural network ("RNN") or a "standard least squares" regression method. Feature-based classification methods are also conceivable within the scope of the invention.
Zur Einsparung von Rechenkapazität während des Betriebs des Hörgeräts wird in einer zweckmäßigen Weiterbildung der Rotationswinkel für die Rotationsbewegung des Kopfs (insbesondere der Gierwinkel für die Gierbewegung) nur dann ermittelt, wenn auch tatsächlich das Vorliegen der entsprechenden Rotationsbewegung (also bspw. der Gierbewegung) erkannt wurde.In order to save computing capacity during the operation of the hearing device, in an expedient development the rotation angle for the rotational movement of the head (in particular the yaw angle for the yaw movement) is determined only although actually the presence of the corresponding rotational movement (ie, for example, the yaw movement) has been detected.
Zweckmäßigerweise wird als (optional weiteres) Merkmal für das Vorliegen der Rotationsbewegung, insbesondere der Gierbewegung, der Roll- und/oder der Nickbewegung des Kopfs des Hörgeräteträgers insbesondere eine Fläche (insbesondere der Flächeninhalt) der vorstehend beschriebenen Ellipse ermittelt und in Abhängigkeit von der Ausprägung des Merkmals (d.h. dem Wert des Flächeninhalts) auf das Vorliegen der Rotationsbewegung geschlossen. Der Flächeninhalt der Ellipse ist dabei indikativ für die Stärke der Rotationsbewegung. Insbesondere nimmt die Stärke der Rotationsbewegung mit zunehmendem Flächeninhalt ebenfalls zu, so dass bspw. ein Schwellwertvergleich zum Erkennen der Rotationsbewegung des Kopfs durchgeführt werden kann. Beispielsweise hebt sich eine Rotationsbewegung (insbesondere eine reine Gierbewegung) des Kopfs über die zugeordnete Stärke von einer Bewegung des gesamten Körpers (bspw. Aufstehen, Laufen, Hinsetzen etc.) oder auch anderen Kopfbewegungen wie z. B. ein Kopfsenken beim Essen ab, da hierbei meist geringere Werte für die Tangential-Beschleunigung erfasst werden. Dadurch wird also beispielsweise eine Unterscheidung einer Gierbewegung (insbesondere nur) des Kopfs von anderen Körperdrehungen ermöglicht.Appropriately, as (optionally further) feature for the presence of the rotational movement, in particular the yaw, the rolling and / or pitching movement of the head of the hearing aid wearer in particular a surface (in particular the surface area) of the ellipse described above determined and depending on the expression of the Feature (ie, the value of the area) is closed to the presence of the rotational movement. The surface area of the ellipse is indicative of the strength of the rotational movement. In particular, the strength of the rotational movement also increases with increasing surface area, so that, for example, a threshold value comparison for detecting the rotational movement of the head can be carried out. For example, a rotational movement (in particular, a pure yaw movement) of the head over the associated strength is offset by a movement of the entire body (eg, getting up, running, sitting down, etc.) or other head movements, such as head movement. As a head sinking while eating, since this usually lower values for the tangential acceleration are detected. Thus, for example, a distinction of a yaw (especially only) of the head of other body rotations is possible.
Als ein alternatives oder zusätzliches Merkmal für das Vorliegen der Rotationsbewegung (bspw. der Gierbewegung) des Kopfs des Hörgeräteträgers wird in einer weiteren zweckmäßigen Verfahrensvariante aus der Tangential-Beschleunigung eine zugeordnete Intensität (oder auch „Stärke“) und/oder eine Intensität einer Tangential-Geschwindigkeit abgeleitet. Insbesondere wird die jeweilige Intensität dabei durch Bestimmung der Norm des jeweiligen der Beschleunigung bzw. der Geschwindigkeit zugeordneten Vektors oder der jeweiligen Quaternion, bspw. mittels skalarer Multiplikation mit sich selbst ermittelt. Weist die Tangential-Beschleunigung bzw. die Tangential-Geschwindigkeit einen vorgegebenen Wert auf, wird dies - insbesondere analog zur vorstehenden Auswertung des Flächeninhalts der gefitteten Ellipse - insbesondere als Kriterium für das Vorliegen der Rotationsbewegung und/oder auch zur Abgrenzung gegenüber einer Bewegung des gesamten Körpers der Hörgeräteträgers herangezogen.As an alternative or additional feature for the presence of the rotational movement (eg of the yawing movement) of the head of the hearing device wearer, in a further expedient process variant, an associated intensity (or also "strength") and / or an intensity of a tangential acceleration is calculated from the tangential acceleration. Derived speed. In particular, the respective intensity is determined by determining the norm of the respective vector or the respective quaternion assigned to the acceleration or the velocity, for example by means of scalar multiplication with itself. If the tangential acceleration or the tangential velocity has a predetermined value, this becomes, in particular, analogous to the above evaluation of the area of the fitted ellipse, in particular as a criterion for the presence of the rotational movement and / or also for differentiation with respect to movement of the entire body the hearing aid wearer used.
Um insbesondere bei der Ermittlung einer Gierbewegung, vorzugsweise einer aktuellen Gierposition des Kopfs systematische Fehler zur verringern und/oder zu vermeiden, wird in einer vorteilhaften Verfahrensvariante, insbesondere für den Fall, dass keine Bewegung des Hörgeräteträgers erkannt wird, eine Korrektur, insbesondere zunächst eine Identifikation eines Nickwinkels und/oder eines Rollwinkels des Kopfs durchgeführt. Diese Korrektur bzw. Identifikation erfolgt somit vorzugsweise in sogenannten statischen Datenframes. Systematische Einflüsse (ein sogenannter Bias), die häufig temperaturbedingten Änderungen unterworfen sind, ändern sich dabei erkanntermaßen im Vergleich zur Länge des jeweiligen Datenframes (in der Größenordnung von etwa 1 Sekunde) äußerst langsam, so dass diese für einen Datenframe als konstante Messwertverschiebung („Offset“) angenommen werden können. Die den statischen Datenframes zugeordneten Beschleunigungsdaten enthalten somit neben diesem Offset insbesondere nur den Einfluss der Gravitation und ein zusätzliches Messrauschen (bspw. durch weißes Gauss'sches Rauschen darstellbar) mit einem Mittelwert von null.In order to reduce and / or avoid systematic errors, in particular in the determination of a yawing motion, preferably a current yaw position of the head, in an advantageous variant of the method, in particular in the event that no movement of the hearing aid wearer is detected, a correction, in particular first of all an identification a pitch angle and / or a roll angle of the head performed. This correction or identification is thus preferably carried out in so-called static data frames. Systematic influences (a so-called bias), which are frequently subject to temperature-induced changes, are known to change extremely slowly compared to the length of the respective data frame (of the order of about 1 second), so that these are used for a data frame as a constant measured value shift ("offset ") Can be accepted. The acceleration data associated with the static data frames thus contain, apart from this offset, in particular only the influence of the gravitation and an additional measurement noise (for example, represented by white Gaussian noise) with a mean value of zero.
Vorzugsweise wird innerhalb des jeweiligen statischen Datenframes zunächst für die Beschleunigungsdaten ein Mittelwert gebildet, wodurch nur noch der vorstehend beschriebene Bias oder Offset in den Beschleunigungsdaten enthalten ist und somit identifiziert wird. Dieser Bias kann nun insbesondere in nachfolgenden Datenframes vorzugsweise durch Subtraktion entfernt werden.Preferably, an average value is initially formed within the respective static data frame for the acceleration data, as a result of which only the bias or offset described above is contained in the acceleration data and thus identified. This bias can now be removed by subtraction, in particular in subsequent data frames.
Weiter wird zweckmäßigerweise (vor oder nach der vorstehend beschriebenen Mittelwertbildung) eine Bereinigung der Beschleunigungsdaten um den Einfluss der Gravitation durchgeführt. Insbesondere wird hierzu der Einfluss der Erdbeschleunigung auf die jeweiligen Messachsen - der bei bekannter Ausrichtung der Messachsen zum Welt-Koordinatensystem bekannt ist - subtrahiert.Furthermore, it is expedient (before or after the averaging described above) to carry out a correction of the acceleration data for the influence of gravity. In particular, for this purpose, the influence of the gravitational acceleration on the respective measuring axes - which is known with known alignment of the measuring axes to the world coordinate system - is subtracted.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorstehend beschriebenen Verfahrensvariante zur Korrektur bzw. Identifikation des Nick- bzw. Rollwinkels werden die Beschleunigungsdaten, insbesondere der zugeordnete Mittelwert, vorzugsweise dessen zugeordneter Vektor des aktuellen (statischen) Datenframes mittels der Ausrichtungsinformation des vorausgehenden Datenframes (beispielsweise mittels des für diesen aufgestellten Korrektur-Rotationsoperators bzw. der Korrektur-Quaternion, oder eines anderen, als für die Ausrichtung der Kopfs im vorhergehenden Datenframe repräsentativ gesetzten Rotationsoperators) rotiert, insbesondere um die Beschleunigungsdaten parallel zur Mess- bzw- Transversalebene ausrichten zu können. Anschließend wird für die derart rotierten (auch „geschätzten“) Beschleunigungsdaten vorzugsweise jeweils mittels des Kreuzprodukts und des Skalarprodukts eine Restabweichung der Ausrichtung im Vergleich zu dem vorausgegangenen Datenframe, insbesondere zum Gravitationsvektor des vorausgegangenen Datenframes (oder alternativ zum globalen Gravitationsvektor) und damit auch mittelbar zur realen Ausrichtung der Messachsen ermittelt. Konkret werden also vergleichbar zu der vorausgegangenen Beschreibung eine Korrektur-Achse und ein Korrektur-Winkel ermittelt.In a preferred embodiment of the method variant described above for correcting or identifying the pitch or roll angle, the acceleration data, in particular the associated mean value, preferably its associated vector of the current (static) data frame by means of the alignment information of the preceding data frame (for example by means of this for rotated correction operator or the correction quaternion, or another, as for the alignment of the head in the previous data frame representative set rotational operator) rotates, in particular in order to align the acceleration data parallel to the measuring or- transverse plane can. Subsequently, for the thus rotated (also "estimated") acceleration data preferably by means of the cross product and the scalar product a residual deviation of the alignment compared to the previous data frame, in particular to the gravitational vector of the previous data frame (or alternatively to the global gravitational vector) and thus indirectly to real alignment of the measuring axes determined. Concrete therefore become comparable to the previous description, a correction axis and a correction angle determined.
Mittels dieser Korrektur-Achse und des Korrektur-Winkels (also mittels der ermittelten Restabweichung) wird vorzugsweise ein Abweichungs-Rotationsoperator, insbesondere eine Abweichungs-Quaternion konstruiert, die die Verkippung der Beschleunigungsdaten gegenüber dem vorausgegangenen Datenframe und somit auch die Abweichung hinsichtlich Nick- und Rollwinkel gegenüber dem vorausgegangenen Datenframe wiedergibt. Da in einem statischen Datenframe keine Bewegung vorliegen sollte, wird die jeweilige Abweichung hinsichtlich der Nick- und Rollwinkel insbesondere als Korrekturgröße genutzt.By means of this correction axis and the correction angle (that is to say by means of the residual deviation determined), it is preferable to construct a deviation rotation operator, in particular a deviation quaternion, which tilts the acceleration data with respect to the preceding data frame and thus also the deviation with respect to pitch and roll angles relative to the previous data frame. Since there should be no movement in a static data frame, the respective deviation with respect to the pitch and roll angles is used in particular as a correction variable.
In einer weiteren zweckmäßigen Verfahrensvariante wird insbesondere für den Fall, dass keine Bewegung des Hörgeräteträgers erkannt wird, eine Korrektur des Gierwinkels durchgeführt. Vorzugsweise wird dazu eine Hauptblickrichtung, die herkömmlicherweise in einer Sagittal-, konkret in der Medianebene des Hörgeräteträgers liegt, von dieser Sagittal- oder Medianebene des Körpers des Hörgeräteträgers weg zu einer aktuellen Blickrichtung hin angeglichen (auch: gedriftet). Anders ausgedrückt wird der aktuelle Wert des ermittelten Gierwinkels in Richtung null gedriftet. Dadurch wird die aktuelle Blickrichtung als Hauptblickrichtung insbesondere über einen Zeitraum von wenigstens einer Minute, insbesondere über mehrere Minuten hinweg, adaptiert. Dies ist insbesondere bei Vortrags- oder Besprechungssituationen (insbesondere mit einer Präsentation) von Vorteil, in der der Hörgeräteträger über einen vergleichsweise langen Zeitraum (wenigstens eine Minute, insbesondere mehrere Minuten) schräg zur Sagittal-Ebene zu den anderen Gesprächspartnern (mit vergleichsweise geringer Variation seiner Kopfhaltung) oder zu einer Leinwand hin blickt und nur gelegentlich und insbesondere kurzzeitig seinen Kopf anderen Teilnehmern zuwendet. Außerdem können dadurch auch eventuelle Fehler bei einer „Initialisierung“ insbesondere eines Rotationsoperators, insbesondere einer Quaternion, der bzw. die für die Orientierung des Kopfs des Hörgeräteträgers indikativ ist (und für den bzw. die vorzugsweise bei der Initialisierung ein Gierwinkel von null Grad als Hauptblickrichtung angenommen wird, die aber nicht zwingend mit der Medianebene zusammenfallend muss), ausgeglichen („nachkorrigiert“) werden. Solche Fehler können beispielsweise aufgrund eines Fehlens eines absolut messenden Lagesensors, bspw. eines Magnetometers, auftreten.In a further expedient variant of the method, in particular for the case in which no movement of the hearing aid wearer is detected, a correction of the yaw angle is carried out. For this purpose, a main viewing direction, which conventionally lies in a sagittal, concretely in the median plane of the hearing aid wearer, is adapted from this sagittal or median plane of the body of the hearing aid wearer to a current viewing direction (also: drifted). In other words, the current value of the determined yaw angle is drifted towards zero. As a result, the current viewing direction is adapted as the main viewing direction, in particular over a period of at least one minute, in particular over several minutes. This is especially in lecture or meeting situations (especially with a presentation) advantage in which the hearing aid wearer over a comparatively long period (at least one minute, especially several minutes) obliquely to the sagittal plane to the other interlocutors (with comparatively little variation of his Head posture) or looking at a screen and only occasionally, and in particular briefly turn his head to other participants. In addition, this may also possible errors in an "initialization" in particular a rotation operator, in particular a Quaternion that is indicative of the orientation of the head of the hearing aid wearer (and for the or preferably at initialization a yaw angle of zero degrees as the main direction of vision is accepted, but which does not necessarily coincide with the median level), be compensated ("post-corrected"). Such errors can occur, for example, due to the absence of an absolutely measuring position sensor, for example a magnetometer.
Für die vorstehende Korrektur des Gierwinkels wird vorzugsweise ein als „gierfreier Rotationsoperator“ bezeichneter Rotationsoperator ermittelt. Für den Fall, dass die Ausrichtungen und Drehungen des Kopfs bzw. des Hörgeräts im Raum mittels Quaternionen beschrieben werden, wird insbesondere eine „gierfreie Quaternion“ ermittelt. Insbesondere wird hierzu der Gierwinkel bei dem vorstehend beschriebenen und mittels der Korrektur-Achse und des Korrektur-Winkels für die Korrektur des Nick- bzw. Rollwinkels konstruierten Abweichungs- Rotationsoperator (insbesondere bei der Abweichungs-Quaternion) auf null Grad gesetzt. Insbesondere wird dieser gierfreie Rotationsoperator also auf Basis des (optional globalen) Gravitationsvektors ermittelt. Anschließend wird zwischen diesem gierfreien Rotationsoperator und dem Abweichungs- Rotationsoperator (bei dem der Gierwinkel nicht verändert ist) sphärisch interpoliert und vorzugsweise der resultierende Rotationsoperator als neuer Abweichungs- Rotationsoperator gesetzt. Die Schrittweite der Interpolation wird dabei beispielsweise derart gewählt, dass die akustische Szene (auch: Hörsituation) noch hinreichend gut adaptiert werden kann, beispielsweise derart, dass die Interpolation zu einem vergleichsweise langsamen Drift des Gierwinkels führt. Bei einem aktuellen Gierwinkel von bspw. 45 Grad wird für eine langsame Drift gegen null Grad die Schrittweite
In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird außerdem zur Bestimmung der aktuellen Ausrichtung des Kopfs insbesondere für jeden analysierten Datenframe ein neuer Orientierungs-Rotationsoperator (insbesondere eine Orientierungs-Quaternion) ermittelt. Dazu wird der vorausgehende (d. h. dem vorausgehenden Datenframe zugeordnete) Orientierungs-Rotationsoperator mit dem vorstehend beschriebenen Bewegungs-Rotationsoperator (der auf eine erkannte Bewegung, insbesondere auf eine erkannte Gierbewegung hin konstruiert wurde) oder mit dem vorstehend beschriebenen Abweichungs-Rotationsoperator (der entsprechend in einem statischen Datenframe ermittelt wurde) verrechnet. Insbesondere bei Verwendung von Quaternionen als Rotationsoperator wird die vorausgehende Orientierungs-Quaternion mit der Bewegungs- bzw. Abweichungs-Quaternion mittels einer Quaternion-Multiplikation kombiniert. Mittels dieses (neuen) Orientierungs-Rotationsoperators ist beispielsweise eine möglichst fehlerfreie Ermittlung und Subtraktion der Gravitation möglich, denn beim Einsatz von nur einem Beschleunigungssensor ist eine Kenntnis der tatsächlichen räumlichen Lage vorteilhaft, um die Gravitation präzise (insbesondere ohne Einfluss anderer Beschleunigungen) bestimmen zu können.In a preferred method variant, a new orientation rotation operator (in particular an orientation quaternion) is also determined for determining the current orientation of the head, in particular for each analyzed data frame. For this, the preceding (ie the associated with the preceding data frame) with the above-described motion rotation operator (which was designed for a detected motion, particularly a detected yaw motion) or the above-described deviation rotation operator (correspondingly determined in a static data frame). In particular, when using quaternions as a rotation operator, the preceding orientation quaternion is combined with the motion quaternion by means of quaternion multiplication. By means of this (new) orientation rotation operator, for example, the most error-free determination and subtraction of gravitation is possible, because when only one acceleration sensor is used, it is advantageous to know the actual spatial position in order to be able to determine the gravity precisely (in particular without the influence of other accelerations) ,
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht wird als jeweiliger Rotationsoperator, also insbesondere als Normierungs-, Korrektur-, Abweichungs-, Bewegungs- und/oder Orientierungs-Rotationsoperator vorzugsweise die korrespondierende Quaternion, also insbesondere die Normierungs-, Korrektur-, Abweichungs-, Bewegungs- bzw. Orientierungs-Quaternion erstellt.As is apparent from the above description, as the respective rotation operator, that is to say in particular as normalization, correction, deviation, movement and / or orientation rotation operator, preferably the corresponding quaternion, that is in particular the normalization, correction, deviation, motion or orientation quaternion created.
Besonders bevorzugt wird zur Initialisierung des Orientierungs-Rotationsoperators, also insbesondere als erster Orientierungs-Rotationsoperator eine aufrechte und „neutrale“ Kopfhaltung, also insbesondere ein Zusammenfallen der Null-Grad-Blickrichtung mit der Medianebene (und insbesondere geradeaus, d. h. vorzugsweise entlang der Transversalebene gerichtetem Blick) angenommen. Für die jeweiligen Gier-, Nick- und Rollwinkel wird dabei jeweils ein Wert von null gesetzt. Im Fall der Orientierungs-Quaternion wird dabei insbesondere die Einheitsquaternion herangezogen. Mithin wird hierbei angenommen, dass ein Gierwinkel von null Grad die Null-Grad-Blickrichtung (oder Hauptblickrichtung) darstellt, wobei der Gierwinkel aber nicht zwingend (je nach tatsächlicher Ausrichtung des Kopfs) auch mit der Medianebene zusammenfallen muss. Insbesondere in Kombination mit der vorstehend beschriebenen Korrektur des Gierwinkels (insbesondere dem Drift), können so Fehler zwischen der tatsächlichen Ausrichtung des Kopfs und der Medianebene vermieden oder zumindest (wie vorstehend beschrieben nachkorrigiert) werden. Eine genaue Ausrichtung der Null-Grad-Blickrichtung zur Medianeben kann somit vorteilhafterweise unterbleiben.Particularly preferred for initialization of the orientation rotation operator, ie in particular as a first orientation rotation operator an upright and "neutral" head posture, ie in particular a coincidence of the zero-degree viewing direction with the median plane (and in particular straight, ie preferably along the transverse plane directed view ) accepted. In each case, a value of zero is set for the respective yaw, pitch and roll angles. In the case of the orientation quaternion, the unit quaternion is used in particular. Thus, it is assumed here that a yaw angle of zero degrees represents the zero-degree line of sight (or main sight direction), but the yaw angle does not necessarily have to coincide with the median plane (depending on the actual orientation of the head). In particular, in combination with the above-described correction of the yaw angle (in particular the drift), thus errors between the actual orientation of the head and the median plane can be avoided or at least (post-corrected as described above). An exact alignment of the zero-degree viewing direction to the median plane can thus advantageously be omitted.
Vorzugsweise wird der Orientierungs-Rotationsoperator des vorhergehenden Datenframes im Rahmen der vorangehend beschriebenen Korrektur bzw. Identifikation des Nick- bzw. Gierwinkels zur Rotation des Mittelwerts, insbesondere des Mittelwertvektors des nachfolgenden statischen Datenframes (also als vorhergehende Ausrichtungsinformation) herangezogen.The orientation rotation operator of the preceding data frame is preferably used in the context of the above-described correction or identification of the pitch or yaw angle for rotating the mean value, in particular the mean value vector of the subsequent static data frame (ie as preceding orientation information).
In einer zweckmäßigen Verfahrensvariante wird auf Basis des (insbesondere jeweiligen neuen) Orientierungs-Rotationsoperators (vorzugsweise der Orientierungs-Quaternion) eine (insbesondere räumliche) Blickrichtungswahrscheinlichkeitsverteilung erstellt. Diese gibt insbesondere für jede Winkelposition (oder „Rotationsposition“; im Fall der Gierbewegung auch: „Gierposition“) des Kopfs (insbesondere ausgehend von der Hauptblickrichtung, der insbesondere die Null-Grad-Position zugeordnet ist) eine Wahrscheinlichkeit dafür an, ob die tatsächliche Blickrichtung des Hörgeräteträgers innerhalb der vergangenen Zeit (bspw. während der letzten 1 bis 5 Minuten) entlang eines der jeweiligen Winkelposition zugeordneten Winkels verlief. Insbesondere bei einer Gesprächssituation mit mehreren Gesprächspartnern wird diese Blickrichtungswahrscheinlichkeitsverteilung mehrere, verschiedenen Winkelpositionen, insbesondere Gierpositionen zugehörige Ausschläge („Peaks“) aufweisen, da der Hörgeräteträger in einer solchen Situation seinen Kopf wechselnd den verschiedenen Gesprächspartnern zuwenden wird. Somit gibt die Blickrichtungswahrscheinlichkeitsverteilung auch einen räumlichen Interessensbereich wieder, in dem sich mit hoher Wahrscheinlichkeit die Gesprächspartner oder andere Schallquelle von Interesse für den Hörgeräteträger befinden.In an expedient method variant, a (in particular spatial) line of sight probability distribution is created on the basis of the (in particular respective new) orientation rotation operator (preferably the orientation quaternion). In particular, for each angular position (or "rotational position", in the case of the yawing motion also "yaw position") of the head (in particular starting from the main viewing direction, which is associated with the zero-degree position in particular), this indicates a probability as to whether the actual Viewing direction of the hearing aid wearer within the past time (for example, during the last 1 to 5 minutes) along an angle associated with the respective angular position. Particularly in the case of a conversation situation with several call partners, this line of sight probability distribution will have several, different angular positions, in particular yaw positions, associated rashes ("peaks"), since the hearing aid wearer will in such a situation turn his head to the various call partners. Thus, the line of sight probability distribution also reflects a spatial area of interest in which the conversation partner or other sound source of high interest is for the hearing device wearer with high probability.
Zur Erstellung der Blickrichtungswahrscheinlichkeitsverteilung wird in einer bevorzugten Weiterbildung zunächst ausgehend von der Hauptblickrichtung eine Gauss'sche Normalverteilung mit einer vorgegebenen Standardabweichung angesetzt. Für die Standardabweichung werden dabei Werte von etwa 5 bis 25 Grad, insbesondere 10 bis 15 Grad herangezogen. Für die insbesondere anhand des in vorstehender Weise ermittelten Rotationswinkels (insbesondere Gierwinkels) vorgegebene, aktuelle Winkelposition (insbesondere Gierposition) wird anschließend eine neue Normalverteilung mit vorgegebener Standardabweichung (insbesondere wiederum mit den vorstehen genannten Werten) gesetzt. Optional werden insbesondere vor dem Setzen der neuen Normalverteilung alle bisher angesetzten Wahrscheinlichkeitswerte für die bisher aufgetretenen Winkelpositionen einheitlich um einen vorgegebenen Wert verringert. Vorzugsweise wird die neu gesetzte Normalverteilung ebenfalls um einen zu der Verringerung der vorhergehenden Wahrscheinlichkeitswerte korrespondierenden Faktor gewichtet, so dass die kumulierte Summe aller in der Blickrichtungswahrscheinlichkeitsverteilung angetragenen Winkelpositionen eins ergibt. Durch diesen Schritt wird insbesondere ein (vorzugsweise zunehmendes) „Vergessen“ vorhergehender (und insbesondere „alter“) Winkelpositionen erreicht, indem die Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer Winkelposition bei ausbleibender oder hinreichender Wiederholung aus der Blickrichtungswahrscheinlichkeitsverteilung „herauswandert“. Dies führt vorteilhafterweise zu einer dynamischen (insbesondere selbsttätigen) Adaption an die tatsächliche Situation, in der sich der Hörgeräteträger aktuell befindet. Der Vorteil der vorstehend beschriebenen Ermittlung der Blickrichtungswahrscheinlichkeitsverteilung liegt außerdem insbesondere darin, dass nicht nur ein „konkreter“ Wert der aktuellen Winkelposition (insbesondere des aktuellen Gierwinkels) herangezogen wird, sondern jeweils ein Band mehrerer Winkelwerte, die um den ermittelten (oder auch: geschätzten) Wert des aktuellen Rotationswinkels (insbesondere des aktuellen Gierwinkels) herum verteilt sind. Dadurch weisen Fehler bei der vorstehend beschriebenen Ermittlung des aktuellen Werts des Rotationswinkels eine vergleichsweise geringe Auswirkung auf, insbesondere da sie über einen größeren Winkelbereich „verschmiert“ werden. Ferner dürfte regelmäßig der Hörgeräteträger nicht bei jedem Blick auf einen Gesprächspartner exakt die gleiche Winkelposition (insbesondere Gierposition) einnehmen, da er oder der Gesprächspartner sich bewegen, und auch der insbesondere akustische Interessensbereich meist nicht exakt entlang der Blickrichtung verläuft. Somit ist die Blickrichtungswahrscheinlichkeitsverteilung vergleichsweise robust gegenüber Fehlern.In order to establish the line of sight probability distribution, in a preferred development, first of all, starting from the main direction of sight, a Gaussian normal distribution having a predetermined standard deviation is applied. Values of about 5 to 25 degrees, in particular 10 to 15 degrees, are used for the standard deviation. For the current angular position (in particular yaw position) predetermined in particular on the basis of the rotational angle (in particular yaw angle) determined in the above manner, a new normal distribution with predetermined standard deviation (in particular again with the aforementioned values) is then set. Optionally, in particular before setting the new normal distribution, all previously assumed probability values for the angular positions which have occurred so far are uniformly reduced by a predetermined value. Preferably, the newly set normal distribution is also weighted by a factor corresponding to the reduction of the previous probability values, so that the cumulative sum of all angular positions plotted in the line of sight probability distribution yields one. Through this step, in particular, a (preferably increasing) "forgetting" becomes more prevalent (and in particular "old") angular positions achieved by the probability for the presence of an angular position in the absence or sufficient repetition "out" of the line of sight probability distribution. This advantageously leads to a dynamic (in particular automatic) adaptation to the actual situation in which the hearing device wearer is currently located. The advantage of the above-described determination of the line of sight probability distribution lies in particular in the fact that not only a "concrete" value of the current angular position (in particular the current yaw angle) is used, but in each case a band of several angle values which are around the determined (or: estimated) Value of the current rotation angle (in particular the current yaw angle) are distributed around. As a result, errors in the above-described determination of the current value of the rotation angle have a comparatively small effect, in particular because they are "smeared" over a larger angular range. Furthermore, the hearing aid wearer is not likely to assume exactly the same angular position (in particular yaw position) every time he looks at a conversation partner, since he or the conversation partner is moving, and the particular acoustic area of interest usually does not run exactly along the line of sight. Thus, the line of sight probability distribution is comparatively robust against errors.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird der Wert der Standardabweichung für die Gauss'sche Normalverteilung variabel vorgegeben. Beispielsweise wird der Wert der Standardabweichung dabei an einen möglichen Fehler bei der Ermittlung des Gierwinkels angepasst. Zweckmäßigerweise wird die Standardabweichung (deren Wert) dabei gleichlaufend angepasst, so dass bei kleinen Fehlern der Wert entsprechen klein gesetzt wird und umgekehrt. Dadurch wird vergleichsweise großen Fehlern möglichst wenig Gewicht zugewiesen und die Aussage der Blickrichtungswahrscheinlichkeit (zumindest für diese Winkelposition) insbesondere „schwammiger“. Als Maß für den Fehler wird beispielsweise eine Qualität des Ebenenfits, insbesondere des Fits der Ellipse auf die Beschleunigungsdaten herangezogen. Diese Qualität wird insbesondere durch einen Restfehler des Ebenen- bzw. Ellipsenfits abgebildet.In an expedient development, the value of the standard deviation for the Gaussian normal distribution is specified variably. For example, the value of the standard deviation is adapted to a possible error in the determination of the yaw angle. Conveniently, the standard deviation (their value) is adjusted concurrently, so that the value is set small for small errors and vice versa. As a result, relatively little weight is assigned to comparatively large errors, and the statement of the line of sight probability (at least for this angular position) is in particular "spongier". As a measure of the error, for example, a quality of the plane fit, in particular the fit of the ellipse on the acceleration data is used. This quality is mapped in particular by a residual error of the plane or ellipticals.
In einer zweckmäßigen Verfahrensvariante wird die Information über die Rotationsbewegung, insbesondere die Gierbewegung des Kopfs des Hörgeräteträgers, bspw. die aktuelle Gierposition, insbesondere die Blickrichtungswahrscheinlichkeitsverteilung zur Anpassung eines Signalverarbeitungsalgorithmus für eine Gruppengesprächssituation herangezogen. Insbesondere wird anhand der Blickrichtungswahrscheinlichkeitsverteilung ermittelt, in welchem Wertebereich des jeweiligen Rotationswinkels (insbesondere des Gierwinkels) die häufigsten Blicke (mit Kopfgierung) des Hörgeräteträgers lagen, und daraufhin bspw. ein Öffnungsbereich eines Richtkegels entsprechend angepasst (bspw. aufgeweitet oder verjüngt). Optional wird die Information über die Rotationsbewegung dabei zusätzlich zu einem akustischen Klassifikator, mittels dessen das Vorliegen einer Gesprächssituation mit mehreren Gesprächsteilnehmern an sich ermittelt wird, herangezogen, vorzugsweise um das Ergebnis zu verifizieren und/oder zu verbessern. Beispielsweise kann mittels des akustischen Klassifikators in einer Situation mit mehreren Unterhaltungen zwischen benachbart befindlichen Personen häufig nicht mit hinreichender Sicherheit festgestellt werden, welcher mittels eines Mikrofonsystems des Hörgeräts erfassten Sprachanteil zum Gespräch gehört. In an expedient variant of the method, the information about the rotational movement, in particular the yawing movement of the head of the hearing device wearer, for example the current yaw position, in particular the line of sight probability distribution, is used to adapt a signal processing algorithm for a group talk situation. In particular, it is determined on the basis of the line of sight probability distribution, in which value range of the respective rotation angle (in particular the yaw angle) were the most frequent views (with Kopfgierung) of the hearing aid wearer, and then, for example, an opening portion of a directional cone adjusted accordingly (eg., Widened or tapered). Optionally, the information about the rotational movement is used in addition to an acoustic classifier, by means of which the existence of a conversation situation with several participants in the conversation is determined per se, preferably in order to verify and / or improve the result. For example, by means of the acoustic classifier in a situation with several conversations between adjacent persons, it is often not possible to ascertain with sufficient certainty which part of speech acquired by means of a microphone system of the hearing device belongs to the conversation.
Beispielsweise kann so in einem Restaurant nicht hinreichend sicher ermittelt werden, ob der Hörgeräteträger nur mit der Person gegenüber und rechts von sich ein Gespräch führt, oder ob die Personen links des Hörgeräteträgers ebenfalls Teilnehmer an diesem Gespräch sind. Anhand der Blickrichtungswahrscheinlichkeitsverteilung lässt sich vorteilhafterweise ermitteln, ob der Hörgeräteträger allen potentiellen Gesprächsteilnehmern den Kopf zuwendet oder nur einem Teil von diesen. In letzterem Fall ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass die anderen Personen nicht an diesem Gespräch teilnehmen.For example, it can not be ascertained with sufficient certainty in a restaurant whether the hearing aid wearer is talking to the person opposite him or her right or whether the persons to the left of the hearing aid wearer are also participants in this conversation. On the basis of the line of sight probability distribution, it can advantageously be determined whether the hearing aid wearer turns his head to all potential conversation participants or only to a part of them. In the latter case, the chances are high that the other people will not participate in this conversation.
Das erfindungsgemäße Hörgerät weist den vorstehend beschriebenen Beschleunigungssensor auf sowie einen Prozessor, der zur insbesondere selbsttätigen Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist.The hearing aid according to the invention has the above-described acceleration sensor as well as a processor which is set up for carrying out the method described above, in particular automatically.
Der Prozessor ist dabei optional als nicht-programmierbare elektronische Schaltung ausgebildet. Alternativ ist der Prozessor durch einen Mikrocontroller gebildet, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens in Form eines Softwaremoduls implementiert ist.The processor is optionally designed as a non-programmable electronic circuit. Alternatively, the processor is formed by a microcontroller, in which the functionality for carrying out the operating method according to the invention is implemented in the form of a software module.
Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden insbesondere derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.The conjunction "and / or" is to be understood here and below in particular in such a way that the features linked by means of this conjunction can be formed both together and as alternatives to one another.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 in einem schematischen Schaltbild ein Hörgerät, -
2 in einer schematischen Aufsicht von oben einen Kopf eines Hörgeräteträgers mit dem bestimmungsgemäß am Ohr getragenen Hörgerät, -
3 in einem schematischen Ablaufdiagramm ein Verfahren zum Betrieb des Hörgeräts, -
4 in drei übereinander dargestellten schematischen Diagrammen, jeweils einen Verlauf einer, einer von drei senkrecht aufeinander stehenden Messachsen eines Beschleunigungssensors des Hörgeräts zugeordneten Beschleunigung über der Zeit, -
5 in einem schematischen dreidimensionalen Diagramm die den drei Messachsen zugeordneten Beschleunigungen gegeneinander angetragen, -
6 in einer schematischen Darstellung einen Verfahrensschritt zur Ermittlung eines Korrekturwerts für die mittels des Beschleunigungssensors erfassten Beschleunigungsdaten, und -
7 in einem schematischen Polardiagramm eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für eingenommene Blickrichtungen des Hörgeräteträgers.
-
1 in a schematic circuit diagram a hearing aid, -
2 in a schematic plan view from above a head of a hearing aid wearer with the intended worn on the ear hearing aid, -
3 in a schematic flow diagram a method for operating the hearing device, -
4 in three superimposed schematic diagrams, in each case a course of, one of three mutually perpendicular measuring axes of an acceleration sensor of the hearing aid associated acceleration over time, -
5 in a schematic three-dimensional diagram, the accelerations assigned to the three measuring axes are plotted against each other, -
6 in a schematic representation of a method step for determining a correction value for the acceleration data detected by the acceleration sensor, and -
7 in a schematic polar diagram, a probability distribution for assumed directions of the hearing aid wearer.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference numerals in all figures.
In
Der Beschleunigungssensor
Der Signalprozessor
In einem ersten Verfahrensschritt
Die rohen Beschleunigungsdaten
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt
Außerdem wird in einem optionalen Ausführungsbeispiel eine Kalibrierung, konkret eine Ellipsoid-Kalibrierung durchgeführt. Bei der Ellipsoid-Kalibrierung wird angenommen, dass die Norm des Vektors der Erdbeschleunigung
Des Weiteren werden im Verfahrensschritt
In einem weiteren Verfahrensschritt
Für den Fall, dass eine Bewegung des Hörgeräteträgers erkannt wird, werden die Beschleunigungsdaten
In
Anschließend wird für die gefittete Ellipse der Normalenvektor, konkret der im Schwerpunkt der Ellipsenfläche stehende Normalenvektor ermittelt. Dieser entspricht der Drehachse oder „Gierachse
Für den Fall, dass das Vorliegen der Gierbewegung erkannt wurde, wird die Tangential-Beschleunigung
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt
Wird im Verfahrensschritt
Außerdem wird der Gierwinkel
Im Verfahrensschritt
In einem nicht näher dargestellten Verfahrensschritt wird anhand des jeweiligen aktuellen Gierwinkels
Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.The object of the invention is not limited to the embodiments described above. Rather, other embodiments of the invention may be derived by those skilled in the art from the foregoing description. In particular, the individual features of the invention described with reference to the various exemplary embodiments and their design variants can also be combined with one another in a different manner.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Hörgeräthearing Aid
- 22
- Gehäusecasing
- 33
- Mikrofonmicrophone
- 44
- Signalprozessorsignal processor
- 55
- Lautsprecherspeaker
- 66
- Beschleunigungssensoraccelerometer
- 77
- Batteriebattery
- 88th
- Schallschlauchsound tube
- 99
- Kopfhead
- 1010
- Ohrstückearpiece
- 1212
- Null-Grad-BlickrichtungZero degree line of sight
- 1414
- Medianebenemedian plane
- 2020
- Verfahrensschrittstep
- 3030
- Verfahrensschrittstep
- 4040
- Verfahrensschrittstep
- 5050
- Verfahrensschrittstep
- 5252
- Gierachseyaw axis
- 5454
- Bewegungsebenemovement plane
- 5656
- Messebenemeasuring plane
- 6060
- Verfahrensschrittstep
- 7070
- Verfahrensschritt step
- AA
- Beschleunigungsdatenacceleration data
- amesames
- MittelwertAverage
- arar
- Radial-BeschleunigungRadial acceleration
- atat
- Tangential-BeschleunigungTangential acceleration
- awaw
- resultierender Mittelwertvektorresulting mean vector
- DD
- Datenframedata frame
- GG
- Gierwinkelyaw
- gG
- Erdbeschleunigungacceleration of gravity
- gwgw
- globaler Gravitationsvektorglobal gravity vector
- QaQa
- Normierungs-QuaternionNormalization quaternion
- QbQb
- Bewegungs-QuaternionMotion quaternion
- Qd, Qd1Qd, Qd1
- Abweichungs-QuaternionDeviation quaternion
- Qd2Qd2
- gierfreie Quaterniongreedy quaternion
- QeQe
- Einheitsquaternionunit quaternion
- Qn, Qn-1Qn, Qn-1
- Orientierungs-QuaternionOrientation quaternion
- tt
- ZeitTime
- θkθk
- Korrektur-WinkelCorrection angle
- uwuw
- Korrektur-AchseCorrection shaft
- x, y, zx, y, z
- Messachsemeasuring axis
Claims (26)
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-
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-
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-
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